01-12_0 (Раздаточные материалы)

ОБЩАЯ СБОРКА И ИСПЫТАНИЯ ЖРД

Прежде чем перейти к сборке ДУ и их испытаниям, необходимо систематизировать и обобщить, что не надо делать в период создания двигателя от момента идеи и выдачи исходных данных.

В первую очередь необходимо провести комплекс мероприятий технологической направленности, включающих в себя технологическую отработку ЖРД на стадиях НИР, технического предложения, эскизного проекта и рабочей документации. В настоящее время действует система технологически ориентированного проектирования (ТОПР), включающая в себя:

• выявление возникших проблем технологии и их решение;

• обеспечение технологичности конструкции изделия;

• разработку директивной технологии;

• разработку и отработку новых технологических процессов;

• создание оборудования и технологической оснастки;

• подбор оборудования, выпускаемого серийно или из имеющегося на предприятии;

• технологическую подготовку производства.

Технологическая отработка производятся в соответствии с требованиями комплексной программы экспериментальной отработки.

Рис.2.1.

На данной схеме укрупнено показана технологическая подготовка отработки технологических процессов и изготовления изделия.

По результатам выполнения комплексной программы технологической отработки и подготовки производства на каждую сборочную единицу составляется акт о готовности подразделения, цеха и предприятия-изготовителя в целом к производству опытных изделий для стендовых испытаний ЖРД, для летных испытаний (ЛКИ, МВИ) и серийному производству.

Технологический процесс принято оценивать с помощью показателей отработанности и внедрения средств технологического оснащения.

[рис.1 из файла]

Рис. 1. Укрупненная схема технологической подготовки производства (ТПШ, отработки технологических процессов и изготовления изделий:

ТП — технические предложения; НТС — научно-технический совет; ЕСП — единый сквозной план; ЭП — эскизный проект разработчика; ПОН — программа обеспечения надежности; ДТ — директивная технология: КТР — конструкторско-технологическое решение; РД — рабочая документация; КПЭО — комплексная программа экспериментальной отработки СТО — средства технологического оснащения; ТПр — технологический процесс; ППКН — программа повышения качества и надежности.

Показатель отработанности любого технологического процесса:

A_i = K_i/E, где K_i — количество деталей, сборочных единиц (ДСЕ) при изготовлении которых зарегистрированы дефекты; Е — общее количество наименований изготовленных ДСЕ входящих в комплектацию ДУ, при этом нормализованные и стандартизированные детали не учитываются.

Показатель внедрения средств технологического оснащения (СТО):

T_СТОi = (N_СТОi/N_НТОi) 100%, где N_СТОi — количество внедренных СТО и имеющих утвержденный акт внедрения; N_НТОi — количество СТО необходимых для данного технологического процесса.

Универсальные средства измерения и технологическая оснастка, заимствованная с других серийно-выпускаемых изделий не учитывается.

Чем ближе A_i и T_СТОi приближаются к 100% тем отработанность техпроцесса считается выше.

При экспериментальных работах отработка технологических процессов заключается в разработке и совершенствовании методов, средств и режимов изготовления, обеспечивающих производство деталей, узлов и изделий с заданными характеристиками.

Отработка техпроцесса производится в соответствии с программами по видам производств.

Как правило, на предприятии занимающемся отработкой нового изделия создается отдел экспериментальной отработки, состоящий из технологов, конструкторов и инженеров — организаторов производства. Этот отдел разрабатывает сетевые графики проведения экспериментальных исследований, изготовления экспериментальных деталей, агрегатов, необходимых для конструкторско-технологической отработки технологических процессов, и контролирует их выполнение.

Отделы главного конструктора, главного технолога, главного металлурга, главного сварщика, главного химика определяют детали и сборочные единицы, технологические процессы которых подлежат отработке и по согласованию с разработчиком определяют узлы и агрегаты на которых одновременно необходимо проверить новые конструктивные решения.

Эти службы определяют также необходимое количество оснастки и оборудования для отработки с учетом того, что эта оснастка и оборудование будут максимально использованы на этапах ЛКИ, МВИ и серийном производстве.

Отработка технологических процессов производится производственными цехами завода-изготовителя до момента получения результатов, удовлетворяющих конструкторской документации, планируемой трудоемкости и получения подтверждения о полном завершении требуемой разработки.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОБЩИЙ

Сборка ЖРД имеет свои особенности, поэтому попытаемся его свести к типовому.

Под общей сборкой понимается техпроцесс, при котором из предварительно собранных агрегатов, сборочных единиц и отдельных деталей собирается двигательная установка.

Как мы знаем, агрегаты это автономные сборочные единицы, собирающиеся независимо от других составных частей двигателя.

В цех сборки двигателей, от механосборочных цехов предприятия, поступают агрегаты или сборочные единицы (КС, ТНА, автоматика, рулевые привода и машины, кабельные стволы, трубопроводы, системы питания), отдельные детали (кронштейны, компенсаторы, крепеж и т. д.), а также покупные комплектующие изделия, прошедшие на предприятии входной контроль, изготовленные по кооперации на других заводах.

Наиболее рациональной, дающей возможность нормальной работы, является блочная сборка, сокращающая производственный цикл и трудоемкость изготовления двигательной установки.

Блок — это максимально укрупненная сборочная единица, собираемая из агрегатов, сборочных единиц, деталей и некоторых покупных изделий. Блоки собираются в цехе общей сборки и являются базовыми элементами в последующем технологическом процессе.

Известно, что при проектировании и изготовлении агрегатов, сборочных единиц, обеспечивается взаимозаменяемость их, что является одним из основных требований общей сборки. Методы полной или групповой взаимозаменяемости экономически выгодны при крупносерийном производстве. При единичном производстве они не оправдывают себя из-за необходимости обеспечения при изготовлении блоков, агрегатов жестких допусков на стыковочные параметры, поэтому в данном случае могут быть использованы методы частичной взаимозаменяемости, подгонки и регулирования. Методы регулирования как правило используются в разборных конструкциях ЖРД, а методы подгонки и компенсации для сварных конструкций. Для обеспечения качества сборки и выходных стыковочных параметров двигательной установки сварной конструкции используются типовые комплекты компенсаторов, имеющих' определенный диапазон эксцентриков и длин, что значительно уменьшает объем подгоночных работ. Подгонка в этом случае заключается в замере неточностей, возникших при монтаже, подборе компенсатора с нужным эксцентриком и его подрезкой до требуемой длины с учетом замеренного перекоса торцев. Работа по подрезке компенсатора производится в отдельном помещении, изолированного от участков общей сборки.

В свое время, не только применительно к операциям подгонки, ходила крылатая фраза A.M. Исаева «Семь раз померь, потом еще перемерь и только после этого отрежь».

Регулирование при сборке, как уже было отмечено выше, применяется на разборных двигателях, подвергающимся КТИ, в основном конструкции В.П. Глушко.

Регулирование, в настоящее время, при сборке обеспечивается в основном двумя способами:

• регулировкой положения блоков, агрегатов относительно базовых элементов, с использованием в конструкции телескопических кронштейнов, шаровых опор, крестообразного расположения пазов и т.п. (это используется при сборке под сварку и в сварных конструкциях);

• компенсацией погрешностей сборки с использованием специальных конструкций стыков трубопроводов с сборочными единицами, например стыковка сферическими фланцевыми соединениями.

Допускаемый диапазон регулирования или параметры компенсаторов задаются конструктором путем расчета пространственных размерных цепей.

Технологический процесс общей сборки, как правило, разрабатывается с учетом следующего:

• компоновки ЖРД и ДУ в целом;

• применяемых типов соединений;

• выбора базового элемента в виде агрегата или блока;

• требований к взаимозаменяемости или необходимости проведения подгонки и проведения регулирующих операций;

• габаритных размеров ДУ;

• унифицируемости сборочных единиц и деталей;

• возможности типизации технологических операций в процессе сборки;

• возможности применения средств механизации;

• оптимизации членения двигателя на блоки;

• возможности применения объективных методов контроля соединений (рентгеноконтроль, усилие затяжки, геометрических и массовых параметров, герметичности);

• требования к обеспечению чистоты внутренних полостей.

Исходя из компоновки ДУ и ее габаритных размеров, сборка может происходить в стапелях вертикальной или горизонтальной сборки по отношению к оси КС.

На отечественных заводах в основном принят вертикальный способ сборки при расположении КС срезом сопла вниз.

В настоящее время, с появлением ДУ больших габаритов, начала применяться и вертикальная сборка с расположением КС срезом сопла вверх.

Наиболее удобной является сборка ДУ в стапелях-кантователях, имеющих возможность вращения двигателя вокруг оси, расположении его под углами к оси, что очень удобно, особенно при работе со сварными конструкциями двигателей.

Могут также быть использованы виды комбинированной сборки, но это требует увеличение количества стапелей или их конструктивного усложнения.

Тип соединений применяющихся в стыках (разъемное или неразъемное) определяет применение оснастки, инструмента, а также наличие операций затяжки резьбовых соединений и сварки неповоротных стыков.

Под базовым агрегатом, сборочной единицей или блоком понимают составную часть ЖРД, являющуюся исходной при сборке и контроле геометрических параметров. Они должны иметь надежные базовые поверхности для установки на сборочном стапеле и высокую прочность и жесткость. Базовый блок определяется в основном исходя из расположения базовых поверхностей при установке ЖРД в ДУ. Обычно выбирают КС, для новых нетрадиционных схем, например для ЖРД устанавливаемых в разгонные блоки или корректирующие двигательные установки, базовыми могут быть другие крупные блоки, например рамы, днище в сборе.

Унификация собираемых соединений и деталей дает возможность уменьшить номенклатуру применяемых деталей, инструмента и приспособлений, типизировать операции.

К сожалению, унификация деталей в космической и авиационных отраслях до конца не доведена. Каждое КБ имеет свои нормали, что негативно влияет на производственный цикл предприятий, производящих двигатели и ЛА разных разработчиков.

Продолжение работ по унификации позволит сократить не только номенклатуру, идущую в производстве, но и сократить цикл изготовления ЖРД за счет автоматизации изготовления деталей и сокращения количества инструмента.

Разработка типовых технологических процессов позволяет сократить время построения рабочего техпроцесса.

На данном рисунке показана укрупненная типовая схема общей сборки:

[рис.2 из файла]

Рис. 1. Типовая укрупненная схема общей сборки ЖРД.

Ужесточение требований к точности сборки и взаимозаменяемости при серийном производстве двигателей привели к созданию сборочных стапелей с базовыми поверхностями и координатниками для установки блоков и агрегатов. Примером может служить производство ЖРД для стратегических ракет морского базирования. В этом случае базовый блок нивелируется относительно базовых поверхностей и координатников стапеля. Эта операция особенно ответственная и обязательно выполняется под двойным контролем ОТК и представителя Заказчика, так как она определяет всю последующую геометрию ЖРД.